ADD指令详解：6周期完成的计算机组成原理

在计算机组成原理的作业中，ADD指令的执行被详细地划分为六个机器周期，每个周期对应着特定的操作步骤。首先，在M0阶段（机器周期0），当前指令地址被送入地址寄存器，同时程序计数器PC向前移动到下一个指令地址，这一过程涉及PC（程序计数器）与地址寄存器（AR）之间的交互，以及PC的更新。 M1周期（机器周期1）是指令执行的核心部分，内存中的指令被读取并送入指令寄存器（IR），同时进行指令译码。给出的例子中，指令（IR）为01010000，这表明这是一个执行加法操作的指令。在这个阶段，指令的解码器会解析指令的具体含义。 在ADD·M2阶段（机器周期2），第二个操作数的地址被送到地址寄存器，PC再次指向下一指令地址，确保数据的有效访问。 ADD·M3（机器周期3）负责从内存获取指令的第二个字，即立即数，并将其送入运算单元ALU（算术逻辑单元），这个阶段涉及内存读取操作和数据传送。 M4周期（机器周期4）则将另一个操作数R0的内容送入ALU，进行运算准备。这一步是实现两个操作数相加的基础。 M5周期（机器周期5）是运算单元ALU实际执行加法操作的时刻，它将前两个操作数相加的结果存储在寄存器R0中，同时可能涉及到溢出检测和处理，例如通过标志位Ci（Carry-in）来记录是否发生进位或借位。 在补充例题中，提到了一个具体的乘法运算示例，用补码一位乘法计算X=0.1010和Y=-0.0110的积，这部分展示了如何通过逐位相乘和修正溢出来得到最终结果。在3.18的解答中，通过部分积乘数的计算方法，逐步进行加法和修正操作，最后得到积的补码表示为1.11000100，对应于十进制的-0.00111100。 3.19部分则演示了加减交替法原码一位除法的应用，用来计算X=-0.10110除以Y=0.11111的商和余数。这种算法通过不断地加减操作来逼近除法过程，直到找到正确的商和余数。 这个题目涵盖了计算机组成原理中的指令执行流程、数据运算（如加法和乘法）以及不同进位计算方法（如补码和原码）。通过这些步骤，学生可以深入理解计算机硬件如何执行复杂的算术操作，并且掌握不同算法在实际应用中的操作技巧。